(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素で形成されたインゴットがスライスされた板状のワーク（４０）を用意する工程と、
前記ワーク（４０）の一面を表面（４１）とし、前記ワーク（４０）の他面を裏面（４２）としたとき、前記ワーク（４０）の表面（４１）を研削および研磨することで、前記ワーク（４０）の表面（４１）を平滑化して鏡面にする工程と、
前記ワーク（４０）の表面（４１）を平滑化した後、前記平滑化した表面（４１）に保護テープ（２３）を貼り付け、さらに前記保護テープ（２３）の外縁部を樹脂シート（２４）により押さえつけて前記ワーク（４０）を固定することにより、該ワーク（４０）の表面（４１）および裏面（４２）に対して酸化膜を形成する工程を行うことなく、前記ワーク（４０）の表面（４１）を基準として、前記ワーク（４０）の裏面（４２）を研削し平坦度を向上させる工程とを含んでいることを特徴とする炭化珪素ウェハの製造方法。
【請求項２】
前記ワーク（４０）の裏面（４２）を研削する工程では、当該裏面（４２）を研削した後、当該裏面（４２）を研磨することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素ウェハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素ウェハ（以下、ＳｉＣウェハという）の厚さの精度を向上させることができる炭化珪素ウェハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣウェハを研磨する方法が、例えば特許文献１〜３で提案されている。図６は、従来の研磨加工の方法を示した図である。この図に示されるように、研磨定盤５０に研磨布５１が貼り付けられており、研磨布５１の上方にウェハ保持用テーブル５２が配置されている。また、ウェハ製造工程によってＳｉＣのインゴットからスライス切断されて得られたＳｉＣウェハ５３が研削、あるいはラッピング加工の後、ウェハ保持用テーブル５２に保持された状態で研磨布５１に押し付けられ、研磨布５１とウェハ保持用テーブル５２とによって挟まれている。
【０００３】
このような状態において、ＣＭＰ加工を行う。すなわち、研磨布５１の上に注液器５４が配置されており、この注液器５４から研磨布５１の上に薬液５５を滴下する。そして、ウェハ保持用テーブル５２によってＳｉＣウェハ５３のうち研磨すべき面を研磨布５１に押し付け、研磨布５１上に薬液５５を滴下しながらウェハ保持用テーブル５２および研磨定盤５０をそれぞれ回転させる。これにより、ＳｉＣウェハ５３を研磨する。
【特許文献１】特開２００６−１２１１１１号公報
【特許文献２】特開平８−６６８５０号公報
【特許文献２】特開平９−２４８７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、ＳｉＣウェハ５３は超硬質で、かつ化学的にも安定な材料で研磨加工が難しく、ＳｉＣウェハ５３の厚さの精度を維持することが困難になっている。このことについて、図７および図８を参照して説明する。
【０００５】
図７（ａ）に示されるように、図６に示されるＣＭＰ加工で研磨したＳｉＣウェハ５３の表面５３ａが当該表面５３ａの反対側の裏面５３ｂに対して一定角度で傾いた形態となってしまう場合がある。他方、図７（ｂ）に示されるように、ＳｉＣウェハ５３の表面５３ａにおいて加工のダレ、すなわちＳｉＣウェハ５３の表面５３ａのうち、外周部の研磨が速く、中心軸付近が裏面５３ｂに対して凸形状になってしまう場合もある。
【０００６】
また、図８（ａ）に示されるように、ＳｉＣウェハ５３の表面５３ａに例えばエピタキシャル成長膜５６が形成された場合、当該エピタキシャル成長膜５６の厚さにばらつきが生じてしまう場合がある。他方、図８（ｂ）に示されるように、ＳｉＣウェハ５３の表面５３ａに形成したエピタキシャル成長膜５６がＳｉＣウェハ５３の裏面５３ｂに回り込んで形成されてしまう場合もある。
【０００７】
上記図７および図８に示されるように、ＳｉＣウェハ５３の研磨加工の精度が、ＳｉＣウェハ５３の最大厚みと最小厚みとの差に影響してしまう。このように、ＳｉＣウェハ５３の厚さのばらつきが大きくなってしまったものは、この後のデバイス工程等の歩留りにも影響してしまう。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、ＳｉＣウェハの最大厚みと最小厚みとの差を小さくして、ＳｉＣウェハの厚さの精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、炭化珪素で形成されたインゴットがスライスされた板状のワーク（４０）を用意する工程と、ワーク（４０）の一面を表面（４１）とし、ワーク（４０）の他面を裏面（４２）としたとき、ワーク（４０）の表面（４１）を研削および研磨することで、ワーク（４０）の表面（４１）を原子レベルに平滑でダメージのない鏡面にする工程と、ワーク（４０）の表面（４１）を平滑化した後、平滑化した表面（４１）に保護テープ（２３）を貼り付け、さらに保護テープ（２３）の外縁部を樹脂シート（２４）により押さえつけてワーク（４０）を固定することにより、該ワーク（４０）の表面（４１）および裏面（４２）に対して酸化膜を形成する工程を行うことなく、ワーク（４０）の表面（４１）を基準として、ワーク（４０）の裏面（４２）を研削する工程とを含んでいることを特徴とする。
【００１０】
これによると、先にワーク（４０）の表面（４１）を研削および研磨して平滑化するため、特に研磨によってワーク（４０）の厚さのバラツキが悪化してしまったとしても、ワーク（４０）の表面（４１）の平滑化を行った後にワーク（４０）の表面（４１）を基準として裏面（４２）の平坦化を行うため、ワーク（４０）の最大厚みと最小厚みとの差（Ｔｏｔａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を小さくしたワーク（４０）を得ることができる。以上のようにして、炭化珪素ウェハの厚さの精度を向上させることができる。
【００１１】
また、ワーク（４０）の裏面（４２）を研削する工程では、当該裏面（４２）を研削した後、当該裏面（４２）を研磨してもよい。
【００１２】
これにより、ワーク（４０）の裏面（４２）を鏡面化することができるため、反りのない炭化珪素ウェハを得ることができる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。以下では、炭化珪素ウェハを製造する方法について説明する。図３および図４は、ウェハ製造工程を示した図であり、ワーク４０の断面を示したものである。図１は、本発明の第１実施形態に係るウェハ製造工程にて用いる研削装置１の概略図である。図２（ａ）は、固定台２０の斜視図を示したものであり、図２（ｂ）は、固定台２０の分解斜視図である。
【００１６】
炭化珪素ウェハの製造方法について、図を参照して説明する。まず、ＳｉＣインゴットの製造工程を行う。具体的には、黒鉛製の坩堝内の坩堝上部にＳｉＣの種結晶を配置すると共に、坩堝底部に配したＳｉＣ粉末原料を例えば２３００℃に加熱する。これにより、ＳｉＣ粉末原料を昇華させ、その昇華させたガスを原料温度よりも低い温度に設定された種結晶上に結晶化させる。こうして、種結晶の上にＳｉＣのインゴットを形成する。
【００１７】
次に、ウェハ製造工程を行う。まず、図３（ａ）に示す工程では、ワーク４０を用意する。すなわち、上記のようにして製造したＳｉＣのインゴットを一定の径の円柱形状に加工し、ワイヤソーによって一定の間隔にスライス切断することでワーク４０を用意する。これにより、一定の厚さのワーク４０を形成する。このように、ワーク４０は、ＳｉＣのインゴットがスライス切断されて形成されたものであり、一面および他面を有する板状のものである。以下では、ワーク４０の一面を表面、ワーク４０の他面を裏面という。ＳｉＣのインゴットがスライス切断されたワーク４０の両面は、粗くなっており、面がうねった状態になっている。
【００１８】
本実施形態では、ワーク４０の径はφ２インチになっている。また、上述のように、このウェハ製造工程によって得られたワーク４０の両面４１、４２は粗く、面がうねっている。
【００１９】
続いて、図３（ｂ）に示す工程では、ワーク４０の両面４１、４２に発生したスライスのうねりを粗研削またはラッピング加工によって除去する。このうねりを除去するため、本工程では、ワーク４０の両面を粗研削する。ダイヤモンド砥粒を備えた砥石、例えば＃３００以上を用いて加工する方法である。これにより、ワーク４０の表面４１および裏面４２のうねりを小さくする。なお、図３（ｂ）に示される矢印は、本工程においてワーク４０の表面４１および裏面４２を加工することを意味している。
【００２０】
そして、図３（ｃ）に示す工程では、ワーク４０の両面４１、４２もしくは表面４１を仕上げ加工する。本工程では、細かいダイヤモンド砥粒を備えた例えば＃４０００以上の砥石を用いてワーク４０の表面４１を研削する。この場合、粒径の大きな砥粒から小さな砥粒でワーク４０の表面４１を仕上げる。
【００２１】
次に、図３（ｄ）に示す工程では、ワーク４０の表面４１を鏡面化する。上記図３（ｃ）に示す仕上げ加工を行ったとしても、ワーク４０の表面４１に加工変質層や加工歪が残留している。このため、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）工程によってワーク４０の表面４１の加工変質層や加工歪を完全に除去し、当該表面４１を原子レベルに平滑でダメージのない鏡面にする研磨加工を行う。これにより、ワーク４０の表面４１は鏡面になり、半導体デバイスを形成できる面に仕上がる。
【００２２】
上述のように、ワーク４０のスライス切断によって発生したうねりを除去する研削、あるいはラッピング加工を両面４１、４２に、また面粗さを小さくする研磨加工を表面４１に行うが、平坦化処理を行っていない。このため、図３（ｅ）や図４（ａ）に示されるように、ワーク４０の裏面４２は、表面４１に対して平行になっておらず、ワーク４０の最大厚みと最小厚みとの差（ＴＴＶ）が大きくなっている。すなわち、本工程によってワーク４０の表面４１を原子レベルに平滑でダメージのない面を形成できるものの、研削、あるいはラッピング加工で平坦度のよい高精度な加工を行ったとしても、最終の加工であるＣＭＰ加工でワーク４０の厚さバラツキが悪化するため、ワーク４０の厚さの精度は悪化してしまう。
【００２３】
そこで、図３（ｅ）に示す工程では、平坦化されたワーク４０の表面４１を基準として裏面４２を平坦化する。このワーク４０の裏面４２を平坦化について、図１、図２、図４を参照して説明する。
【００２４】
なお、図３（ｅ）に示されるワーク４０については裏面４２が粗くなっているものが描かれており、図４（ａ）および図４（ｂ）に示されるワーク４０については裏面４２が表面４１に対して傾斜したものが描かれているが、いずれも、ワーク４０の厚さの精度が悪いことを図として表しているだけであり、それぞれ同じワーク４０である。
【００２５】
まず、ワーク４０を図２に示される固定台２０に設置する。すなわち、台座２１の上にテーブル２２を載せ、テーブル２２の上に保護テープ２３を貼り付けた後、図４（ｂ）に示されるように、ワーク４０の表面４１が保護テープ２３に面するようにワーク４０を保護テープ２３に貼り付ける。これにより、ワーク４０の表面４１に傷が付かないように保護する。
【００２６】
この保護テープ２３としてバックグラインドテープを用いることの他、ワーク４０の表面４１に酸化膜やレジストを形成することや、当該表面４１にワックスを塗ることで、ワーク４０の表面４１に傷が付かないように保護することもできる。これらのバックグラインドテープ、酸化膜、レジスト、及びワックスの厚みのばらつきは、最大厚みと最小厚みの差で１μｍ以下にすることが望ましい。
【００２７】
そして、図２（ａ）に示されるように、テーブル２２の上に樹脂シート２４を載せる。これにより、図２（ｄ）に示されるように、保護テープ２３の外縁部が樹脂シート２４とテーブル２２とで挟まれ、ワーク４０の裏面４２が樹脂シート２４の貫通孔２４ａから突出した状態となる。これら固定台２０、台座２１、テーブル２２、保護テープ２３、樹脂シート２４については、後で詳しく説明する。
【００２８】
ここで、図２に示される固定台２０が設置される研削装置１について説明する。図１に示されるように、研削装置１は、ストレート砥石１０と、固定台２０と、電磁チャック３０とを備えて構成されたレシプロ式の研削盤である。
【００２９】
ストレート砥石１０は、円柱状であって、ストレート砥石１０の側面にダイヤモンド砥粒が結合材で焼結されたものであり、当該側面が加工対象物であるワーク４０を研削する面となる。このストレート砥石１０は、図示しない回転機構によってストレート砥石１０の中心軸を中心に回転させられるようになっている。
【００３０】
固定台２０は、ワーク４０を固定するものである。この固定台２０の具体的な構成について、図２を参照して説明する。図２に示されるように、固定台２０は、台座２１と、テーブル２２と、保護テープ２３と、樹脂シート２４とを備えて構成されている。
【００３１】
台座２１は、円柱状に形成されたものである。この台座２１の両端面のうち一方の面は、図１に示される電磁チャック３０に面し、他方の面の上にはテーブル２２が配置される。また、台座２１にはテーブル２２が配置される端面と側面とが繋がる図示しない孔が設けられている。台座２１の側面に設けられた孔は、図示しない真空ポンプに接続されている。
【００３２】
この台座２１は、電磁チャック３０によって発生させられる電磁力によって電磁チャック３０に吸着される。このため、台座２１の材質として金属及び磁性材料が採用される。なお、台座２１は円柱形状のものに限らず、他の柱形状または電磁チャックの形状にあったものであっても構わない。
【００３３】
テーブル２２は、円板状に形成されたものであり、両端面を貫通する複数の孔２２ａが設けられたものである。このテーブル２２は台座２１の上に載せられ、台座２１が真空ポンプにて真空引きされると、テーブル２２が台座２１の端面に引きつけられると共に、テーブル２２の孔２２ａを介して空気が台座２１に吸い込まれるようになっている。
【００３４】
保護テープ２３は、ワーク４０をテーブル２２の上に固定する粘着テープである。このような保護テープ２３として、例えばバックグラインドテープが採用される。
【００３５】
樹脂シート２４は、ワーク４０よりも薄いものであり、テーブル２２の上に配置される円板状のものである。この樹脂シート２４は、ワーク４０と対向する場所にワーク４０が挿入される貫通孔２４ａが設けられている。この貫通孔２４ａは、保護テープ２３よりも小さく、ワーク４０よりも大きなサイズになっている。
【００３６】
このような固定台２０において図示しない真空ポンプから真空引きが行われると、図２（ｃ）に示されるテーブル２２の吸着領域において空気がテーブル２２の各孔２２ａを介して台座２１に吸い込まれる。このため、保護テープ２３および樹脂シート２４がテーブル２２に吸い付けられて固定される。
【００３７】
図２（ｄ）は、図２（ａ）のＡ部拡大断面図である。この図に示されるように、台座２１に空気が吸い込まれることでテーブル２２の各孔２２ａから空気が台座２１に引き込まれると、保護テープ２３および樹脂シート２４がテーブル２２に吸着される。この場合、保護テープ２３の外縁部が樹脂シート２４によって押さえつけられることで保護テープ２３と樹脂シート２４とが隙間なく密着し、保護テープ２３が強固にテーブル２２に吸着される。
【００３８】
そして、ワーク４０の端面が樹脂シート２４の面から突出している。後述するように、ワーク４０の表面４１に保護テープ２３が貼り付けられ、ワーク４０の裏面４２が樹脂シート２４から突出する状態となる。すなわち、ワーク４０の裏面４２が研削および研磨されることとなる。上記固定台２０は、ワーク４０の研削および研磨の際に電磁チャック３０の上に配置されて固定される。
【００３９】
また、図１に示される電磁チャック３０は、直流の電流が流れることによって磁力を発生させるコイルを備えた電磁石である。すなわち、電磁チャック３０は、固定台２０を磁力で吸着して固定するものである。この電磁チャック３０は、水平方向に移動可能である図示しない移動機構が設けられており、ストレート砥石１０による研削に合わせて固定台２０の位置を移動させるようになっている。以上が、研削装置１の全体構成である。
【００４０】
そして、図１に示されるように、固定台２０を電磁チャック３０の上に配置する。続いて、ストレート砥石１０を回転させると共に、回転するストレート砥石１０の側面をワーク４０の裏面４２に当てて研削することで、ワーク４０の裏面４２を電磁チャック３０の表面を基準にして研削する。研削盤は電磁チャック３０の表面に平行に高精度に研削できる装置であれば、電磁チャック３０に吸着された被加工物の平坦度、最大厚みと最小厚みとの差（ＴＴＶ）を、１μｍ以下に研削加工することができる。よって、上述のワーク４０の保持方法により、ワーク４０の表面４１と電磁チャック３０の表面が平行となっているため、ワーク４０の表面４１を基準にして、ワーク４０の表面４２を平坦化できる。この場合、ストレート砥石１０の位置を固定し、電磁チャック３０を図示しない移動機構によって移動させることで、ワーク４０の裏面４２全体を直接研削していく。なお、この研削加工において、ストレート砥石１０の砥石番手を変更することで、ワーク４０の反りを制御することもできる。
【００４１】
これにより、図４（ｃ）に示されるように、ワーク４０の最大厚みと最小厚みとの差（ＴＴＶ）を小さくし、一定の厚さのＳｉＣウェハを形成する。この方法によると、ワーク４０の最大厚みと最小厚みとの差（ＴＴＶ）を１μｍ以下とすることができる。こうして、厚さのばらつきが低減された高精度の厚さのＳｉＣウェハが完成する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、インゴットをスライス切断して得られたワーク４０の表面４１を研削および研磨して平滑化した後、ワーク４０の表面４１を基準としてワーク４０の裏面４２を研削および研磨することによって、高精度の厚さのＳｉＣウェハを得ることを特徴としている。
【００４３】
これによると、先にワーク４０の表面４１を平滑化した状態で当該表面４１を基準として裏面４２の平坦化を行うため、ワーク４０の表面４１を平滑化することでワーク４０の厚さの精度が悪化したとしても、ワーク４０の表面４１に対する裏面４２の平坦化の精度、すなわちＳｉＣウェハの最大厚みと最小厚みとの差（ＴＴＶ）を小さくすることができる。したがって、ＳｉＣウェハの厚さの精度を向上させることができる。
【００４４】
このような最大厚みと最小厚みとの差（ＴＴＶ）が小さくされたＳｉＣウェハにデバイス形成を行うことで、ＳｉＣウェハの表面側にデバイスを形成する際、ＳｉＣウェハの厚さの精度に起因したＳｉＣウェハへのデバイス形成の歩留りを向上させることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図２に固定台２０は、１枚のワーク４０を設置する形態となっていたが、本実施形態では複数のワーク４０を設置することができることが特徴となっている。
【００４６】
図５は、本実施形態に係る固定台を示した図である。図５（ａ）に示されるように、テーブル２２の上に４枚の保護テープ２３が載せられ、各保護テープ２３の上にそれぞれワーク４０が配置される。また、樹脂シート２４には、４つの貫通孔２４ａが設けられている。
【００４７】
そして、図示しない真空ポンプによって真空引きすることにより、図５（ｂ）に示されるように、テーブル２２の各孔２２ａから空気を吸い込む吸着領域に樹脂シート２４を吸着させる。これにより、４枚のワーク４０が固定台２０に固定され、図１に示される研磨装置１によってワーク４０の裏面４２がそれぞれ研削・研磨されることとなる。
【００４８】
以上のように、固定台２０に複数のワーク４０を設置することができ、量産の問題を回避できる。このように、複数のワーク４０を固定台２０に固定する場合では、固定台２０のサイズも大きくなるため、テーブル２２に対する樹脂シート２４の吸着面積も大きくなり、吸着力が向上する効果も得ることができる。
【００４９】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、ワーク４０の裏面４２を研削して平坦度を向上させているが、ＳｉＣウェハのそり等が問題となるならば、ワーク４０の裏面４２の研削の後に当該裏面４２を研磨しても良い。
【００５０】
上記各実施形態では、ＳｉＣウェハの製造方法を例に説明したが、研磨加工によって平坦度が悪化する材質、例えばサファイヤやダイヤモンド等のウェハを製造する場合にも本発明の方法を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るウェハ製造工程に用いる研削装置の概略図である。
【図２】図１に示される固定台を説明するための図である。
【図３】ウェハ製造工程を示した図である。
【図４】図３（ｅ）に示す工程を示した図である。
【図５】第２実施形態に係る固定台を示した図である。
【図６】従来の研磨加工の方法を示した図である。
【図７】研磨加工によってＳｉＣウェハに生じる研磨面の傾きを示したＳｉＣウェハの断面図である。
【図８】ＳｉＣウェハに例えばエピタキシャル成長膜を形成したものの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
２０…固定台、２１…台座、２２…テーブル、２２ａ…孔、２３…保護テープ、２４…樹脂シート、２４ａ…貫通孔、４０…ワーク、４１…ワークの表面、４２…ワークの裏面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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